Ray Tracing Analysis for UAV-assisted Integrated Access and Backhaul Millimeter Wave Networks
最近，在蜂窝通信中使用毫米波（mmWave）频谱吸引了越来越多的兴趣，以支持预期的业务需求的大规模增长。然而，毫米波频率下的高路径损耗带来了严峻的挑战。在本文中，我们分析了潜在的覆盖增益使用无人机（UAV），悬停中继，在综合接入和回程（IAB）毫米波蜂窝场景。具体而言，我们利用WinProp软件包，采用射线跟踪方法，在30和60 GHz频段的室外毫米波信道的传播特性研究在曼哈顿样的环境。在这样做时，我们提出了放大和转发（AF）和解码和转发（DF）中继机制在WinProp软件的实现。我们展示了如何在接入和回程链路的覆盖光线跟踪地图的基础上定义无人机的3D部署。此外，我们提出了一个自适应的无人机发射功率的AF中继。我们证明，借助射线跟踪模拟，所提出的中继模式的下行链路覆盖方面的性能增益，和接收信号干扰噪声比（SINR）。
2019-07-04 eess.SP
A Full-Stack Open-Source Framework for Antenna and Beamforming Evaluation in mmWave 5G NR
毫米波（mmWave）通信代表了下一代无线技术的主要创新之一，允许用户达到前所未有的数据速率。为了克服毫米波频率下的高路径损耗，这些系统利用定向天线，该定向天线能够使用波束成形（BF）技术将发射功率聚焦到窄波束中，从而使通信定向。这种新的范例为设计高效的无线系统提出了一系列挑战，其中天线和BF组件在协议栈的更高层也起着重要作用。因此，在全栈仿真中对这些组件进行准确建模对于了解整个系统行为至关重要。本文提出了一种用于5G毫米波蜂窝网络端到端仿真的新框架，包括基于射线跟踪的信道模型以及天线阵列和BF方案的精确模型。我们展示了这个框架，通过评估不同的天线和BF配置的性能，同时考虑链路级和端到端的指标，并提出所获得的结果。
2020-11-09 eess.SP
Full-stack Hybrid Beamforming in mmWave 5G Networks
本文分析了毫米波（mmWave）第五代（5G）蜂窝网络中的混合波束成形（HBF）和多用户多输入多输出（MU-MIMO），考虑了具有TCP/IP流量和MAC调度的全协议栈。HBF和MU-MIMO上的先前工作假设全缓冲传输并研究了链路级性能。我们报告的HBF技术，前载信道估计导频方案在NR，和MU-MIMO调度的约束之间的非平凡的相互作用。我们还报告说，联合多用户波束成形设计是必要的，在这个意义上说，MU-MIMO系统不能被充分利用时，实现为一个纯粹的收集单用户模拟波束并行工作。通过解决这些问题，可以通过空分多址（SDMA）在mmWave 5G网络中显着增加吞吐量。
2020-10-13 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming in 5G mmWave Networks: a Full-stack Perspective
本文从全栈视角研究5G毫米波网络中混合波束成形与多用户MIMO的跨层交互，通过扩展全栈仿真建模揭示SDMA可提升吞吐量，但需权衡实现复杂度。
2020-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Coherence-Based EM Ray Tracing Simulations in Vehicular Environments
近年来，随着第五代（5G）网络部署的普及，5G应用变得越来越受欢迎。对于车载网络，毫米波波段信号已经得到了很好的研究，并用于通信和传感。在这项工作中，我们提出了一个新的动态光线追踪算法，利用空间和时间的相干性。我们通过将典型车辆通信场景的结果与GEMV ^2和WinProp进行比较来评估性能，GEMV ^2使用确定性和随机模型的组合，WinProp使用确定性模型进行给定环境信息的模拟。我们还比较了我们的算法在复杂的城市模型上的性能，并观察到与GEMV ^[2]相比计算时间减少了36%，与WinProp相比减少了30%，同时保持了相似的预测精度。
2022-04-14 cs.NI eess.SP
Effects of Digital Map on the RT-based Channel Model for UAV mmWave Communications
基于几何学和射线跟踪理论，提出了一种适用于无人机（UAV）辅助空地（A2G）通信的毫米波（mmWave）信道模型和参数计算方法。为了加快参数计算速度，提出了一种在原始数字地图上重建场景数据库的方法。在28 GHz的校园场景下，通过大量的仿真，分析了重构精度对信道参数和特性的影响。仿真和分析结果表明，简化后的数据库可以节省高达50%的时间消耗。然而，在校园场景中，统计特性的差异是轻微的。
2020-07-28 eess.SP
Situational Coverage and Rate Distribution Maps for 5G V2X Systems Using Ray-Tracing
毫米波（mmWave）是为车联网（V2X）通信提供高数据速率的实用解决方案。这使得未来的自动驾驶汽车能够与基站（BS）交换大数据，例如速度和位置，以提高高级驾驶辅助系统（ADAS）的安全性。为了实现这一目标，我们建议开发一个情景率地图，以表征BS和车辆的统一网格之间实现的速率分布。在这种情况下，我们考虑了一个毫米波5G蜂窝系统，该系统具有两种物理结构，即仅模拟波束成形和具有有限反馈的混合预编码，以研究单用户和多用户场景的速率分布。我们将使用光线跟踪工具来构建仿真环境，并生成BS和车辆网格之间的通道。最后，我们将研究载波频率，带宽，基站的部署，阻塞，码本，物理结构和服务的用户数对速率分布图的影响。此外，我们将提供费率统计数据，以评估某些服务要求和各种道路形状（如拐角，交叉口和直道）的服务用户的覆盖范围。
2021-05-18 eess.SP
An Open Framework to Model Diffraction by Dynamic Blockers in Millimeter Wave Simulations
针对毫米波易受物理遮挡影响的问题，提出包含基于衍射的遮挡模型且可对接开源射频射线追踪软件的开放框架，重点建模毫米波与多个动态遮挡物相互作用的场景。
2022-06-10 cs.NI eess.SP
Channel Prediction for mmWave Ground-to-Air Propagation under Blockage
近年来，使用无人机（UAV）的地对空（GA）通信越来越受欢迎，预计将成为5G网络及其他网络的一部分。然而，GA链路易受毫米波（mmWave）频率的频繁阻塞的影响。在链路阻塞期间，不能可靠地获得信道信息。在这项工作中，我们提供了一种新的方法，在GA链路阻塞在28 GHz的信道预测。在我们的方法中，沿无人机飞行轨迹的多径分量（MPC）被安排到独立的路径箱之间的最小欧几里德距离的基础上的信道参数的MPC。在排列之后，预测在阻塞期间各个路径仓中的MPC的信道参数。自回归模型用于预测。从射线跟踪模拟获得的结果表明，实际和预测的毫米波信道之间的紧密匹配。
2021-05-05 eess.SP
Sparse Recovery with Attention: A Hybrid Data/Model Driven Solution for High Accuracy Position and Channel Tracking at mmWave
本研究提出数据与模型混合驱动的毫米波位置与信道跟踪方案，结合基于约简字典的MOMP信道跟踪、几何方程初始定位与注意力网络位置优化，实现了低于20厘米的二维跟踪误差，性能优于传统贝叶斯滤波方法。
2023-08-26 eess.SP
Deep Contextual Bandits for Fast Initial Access in mmWave Based User-Centric Ultra-Dense Networks
提出了基于毫米波（mmWave）的具有多输入多输出（MIMO）能力的以用户为中心（UC）的超密集（UD）网络，以促进未来网络的高吞吐量要求。由于毫米波的高阻塞敏感性，连接可能会频繁中断。因此，在初始接入（IA）中有效和快速的波束管理是必不可少的。当前蜂窝系统使用基于波束扫描的IA机制。UC UD概念要求其所有接入点（AP）执行IA。这导致正交无线电资源短缺。非正交资源分配引起干扰，这导致更高的误检测概率。在本文中，我们提出了一种新的基于深度上下文强盗（DCB）的方法，在基于毫米波的UC UD网络中执行快速有效的IA。DCB模型使用来自用户的一个参考信号来预测IA波束。参考信号的减少使用改善了波束发现延迟，并且放宽了对无线电资源的要求。基于光线跟踪和随机信道模型的仿真结果表明，在毫米波UC UD网络中，该系统在波束误检测概率和波束发现延迟方面优于波束扫描系统。
2021-03-18 cs.SY eess.SP eess.SY
Temporal and Spatial Characteristics of mmWave Propagation Channels for UAVs
无人机（UAV）被设想为未来5G通信系统的组成部分。无人机为不同位置的用户提供服务的灵活性有助于动态优化未来网络的覆盖范围和服务质量（QoS）。然而，使用无人机进行毫米波通信的文献非常有限。在这项工作中，我们探讨了毫米波空对地~（AG）视线~（LOS）传播信道的小尺度时间和空间特性在$28$ ~GHz的不同环境场景：密集的城市，郊区，农村，和海上使用全向天线，无线InSite射线跟踪软件。我们将接收到的多径分量分为持久分量和非持久分量。AG传播通道的小尺度时间和空间特性被发现依赖于散射体的属性：数量，分布和几何形状。此外，在不同的环境中的时间和空间域的MPC的聚类被发现是依赖于散射体的属性和接收器的灵敏度。当无人机的高度与散射体的高度相当时，我们观察到大的时间和角度扩展。
2018-05-25 eess.SP
A Multi-Scale Feature Extraction and Fusion UNet for Pathloss Prediction in UAV-Assisted mmWave Radio Networks
针对无人机辅助毫米波网络路径损耗预测，提出结合多尺度特征提取、卷积融合与ASPP瓶颈的UNet架构，并开发全向量化LOS掩码算法，在内部数据和RadioMapSeer基准上优于多种基线。
2025-09-11 eess.SP
Robust mmWave/sub-THz multi-connectivity using minimal coordination and coarse synchronization
针对毫米波/亚太赫兹网络信号遮挡问题，提出基于最小协调与粗同步的非相干联合传输扩展方案，结合特殊分集与类Alamouti编码实现宏分集与SNR增益，经理论分析与射线追踪仿真验证有效。
2024-11-01 cs.IT eess.SP math.IT
V2X Sidelink Positioning in FR1: From Ray-Tracing and Channel Estimation to Bayesian Tracking
本文针对sub-6 GHz频段V2X侧链跟踪问题，提出基于卡尔曼滤波的跟踪方法，利用估计误差协方差下界作为测量协方差并结合门控方法，通过射线追踪与超分辨率信道估计仿真验证了其可行性与性能提升效果。
2024-06-30 eess.SP
SecBeam: Securing mmWave Beam Alignment against Beam-Stealing Attacks
针对无需伪造消息的新型波束窃取攻击，提出SecBeam波束扫描协议，利用功率/扇区随机化和粗略到达角信息检测放大中继攻击，保障毫米波波束对齐安全。
2023-07-01 cs.CR eess.SP
Learning-Based Phase Shift Optimization of Liquid Crystal RIS in Dynamic mmWave Networks
Technische Universität Wien（维也纳工业大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出基于强化学习的优化框架，动态控制液晶智能反射面的相位移以提升移动用户的数据速率。
2025-12-17 eess.SP
Outlier Rejection for 5G-Based Indoor Positioning in Ray-Tracing-Enabled Industrial Scenario
本文提出基于迭代重加权最小二乘的5G室内定位异常值剔除方法，在射线追踪工业场景中验证其对非视距条件下到达时间测量异常值的鲁棒性，涵盖C波段和毫米波频段。
2024-09-19 eess.SP
Propagation Measurements and Coverage Analysis for mmWave and Sub-THz Frequency Bands with Transparent Reflectors
本研究探讨在NLOS室内场景中使用无源透明反射器改善毫米波与亚太赫兹频段信号覆盖，实验表明透明反射器优于金属反射器，在28、39和120 GHz下显著提升峰值接收功率。
2023-06-25 eess.SP
RT-VSS: In-House Ray Tracing for Vital Signs Sensing in FR3 Band
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC)（微电子技术研究中心）
本文通过Blender建模和Sionna光线追踪仿真，验证了FR3频段蜂窝通信在室内监测呼吸和心跳的可行性，并与FR1和FR2频段对比ISAC性能，展示了其跨频段应用价值。
2026-10-16 eess.SP
Ray-Tracing Calibration from Channel Sounding Measurements in a Millimeter-Wave Industrial Scenario
针对金属化工厂环境中的毫米波传播建模问题，本文利用实测宽带信道数据校准射线追踪工具，使功率、时延和方位角扩展预测误差分别低于1.5 dB、5 ns和2°。
2024-04-16 eess.SP
Enabling High-Precision 5G mmWave-Based Positioning for Autonomous Vehicles in Dense Urban Environments
针对密集城市场景下非视距通信降低5G毫米波定位精度的问题，提出融合5G视距与多径信号、结合低成本车载运动传感器并采用UKF的定位方案，在多伦多测试中97%时间精度优于30厘米，性能优于未用多径的方案。
2023-05-04 eess.SP
Multi-Modal Sensing Residual-Corrected GNN for mmWave Path Loss Prediction via Synesthesia of Machines
Joint SDU-NTU Centre for Artificial Intelligence Research (C-FAIR), Shandong University（山东大学中德人工智能联合研究中心）；School of Software, Shandong University（山东大学软件学院）；State Key Laboratory of Photonics and Communications, School of Electronics, Peking University（北京大学电子工程学院光通信与光子学国家重点实验室）
本文提出一种多模态感知残差校正图神经网络，用于毫米波路径损耗预测，结合拓扑感知图表示和细粒度视觉语义，实现高精度路径损耗估计。
2026-02-20 eess.SP
Full-stack Comparison of Channel Models for Networks Above 100 GHz in an Indoor Scenario
第六代（6 G）移动网络预计将使用100 GHz以上频谱中的载波频率，以满足未来数字应用对更高数据率和带宽的需求。在如此高的频率下的网络解决方案的开发受到恶劣传播环境以及在高数据率下的定向通信和信号处理的需求的挑战。准确的性能评估是定义和开发100 GHz以上无线网络的基本步骤。对于模拟，这在很大程度上取决于通道建模的准确性以及与堆叠的较高层的相互作用的准确性。本文介绍了两个最近提出的信道模型（基于光线追踪和一个完全随机的模型）的实施为140 GHz频段的ns-3 TeraSim模块，它使宏无线网络的模拟在亚太赫兹和太赫兹频谱。我们还比较了两个信道模型与室内场景中的全栈模拟，突出了它们如何与TeraSim的协议栈和天线模型交互的差异和相似之处。
2021-10-13 cs.NI eess.SP
End-to-End Simulation of 5G Networks Assisted by IRS and AF Relays
在毫米波（mmWave）频率处经历的高传播和穿透损耗需要第五代（5G）基站的超密集部署，这对于网络运营商来说可能是不可行的并且成本高昂。已经提出了集成接入和回程（IAB）来部分地解决这个问题，尽管在功耗和可扩展性方面引起了关注。最近，研究界一直在研究智能反射表面（IRSs）和放大转发（AF）中继器，作为解决5G场景中覆盖问题的更节能的替代方案。基于这些思路，本文依赖于一个新的仿真框架，基于ns-3，以全栈、端到端的视角来仿真IRS/AF系统，并考虑了5G NR网络的信道模型和协议栈的影响。我们的目标是证明这些技术是否可以用于中继5G流量请求，如果可以，如何将IRS/AF节点作为最终用户数量的函数。
2022-03-04 cs.NI eess.SP
VaN3Twin: the Multi-Technology V2X Digital Twin with Ray-Tracing in the Loop
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文提出VaN3Twin，首个支持多车辆到一切（V2X）通信技术共存模拟的开源全栈网络数字孪生（NDT）框架，通过光线追踪实现精确的物理层建模。该框架通过集成Sionna光线追踪器（RT）实现了高保真的无线传播模拟，包括多样的视线（LoS）条件，特别是由于其他车辆的网状结构导致的LoS遮挡、多普勒效应和站点依赖效应（如散射和衍射）。与传统仿真工具不同，该框架支持在共享频谱上DSRC和C-V2X技术的现实共存分析。专用的干扰跟踪模块在时频资源块层面捕捉跨技术干扰，并通过消除由单独LoS/NLoS传播模型引起的双模行为来增强信干噪比（SINR）估计。与实地测量相比，VaN3Twin在农村环境中的应用层分歧减少了50%，在城市环境中减少了70%以上，展示了其在可扩展和准确的V2X共存模拟中的价值。
2026-06-04 cs.NI eess.SP
Wireless Power Distributions in Multi-Cavity Systems at High Frequencies
下一代无线网络将工作在6 GHz以下到100 GHz的频段。无线电信号的传播在几个关键方面与目前使用的微波频率的行为不同。对于毫米范围（mmWave）的波长，穿透损耗和自由空间路径损耗都增加，而镜面反射将作为重要的传播通道而超过衍射。因此，用于生成移动网络并且基于从测量获得的统计参数分布的当前信道模型协议由于缺乏关于基站和接收器设备的周围环境的确定性信息而变得不足。这些挑战需要新的信道建模工具，这些工具在短波长/高频限制下工作，并结合室内和室外的具体细节。在这方面使用的典型高频工具-除了纯粹的统计方法之外-是以射线追踪技术为基础的。当多次反射占主导地位时，光线跟踪可能会变得具有挑战性。在这种情况下，基于网格的能量流方法近年来变得流行。在这项研究中，我们比较了这两种方法的准确性和效率，并将其与传统的功率平衡方法进行比较。
2020-04-15 eess.SP
Enabling Site-Specific Cellular Network Simulation Through Ray-Tracing-Driven ns-3
本文扩展5G-LENA，引入基于射线追踪轨迹的信道模型，实现站点特定蜂窝网络仿真，支持波束管理和数字孪生研究。
2025-08-06 cs.NI eess.SP
A Multi-Modal Simulation Framework to Enable Digital Twin-based V2X Communications in Dynamic Environments
本文提出一种多模态仿真框架，结合数字孪生与射线追踪，生成真实传感器数据和毫米波信道，用于动态V2X场景中的阻塞切换与链路恢复。
2024-07-17 cs.LG cs.NI eess.SP
Robust Adaptive Beam Tracking for Mobile Millimetre Wave Communications
毫米波（mmWave）波束跟踪是一项具有挑战性的任务，因为需要跟踪算法以提供一致的高精度，同时具有低的丢失跟踪的概率和最小的开销。为了满足这些要求，本文提出了一种新的模拟波束跟踪框架，即自适应跟踪与随机控制（ATSC）。在此框架下，光束方向更新使用一种新的机制，从当前的数据束扰动的只有两个光束方向的测量的基础上。为了实现高跟踪精度和可靠性，我们提供了一个系统的方法来共同优化算法参数。完整的框架包括一个方法，用于适应跟踪率与重新调整的标准（感知损失的跟踪）。ATSC适应的跟踪开销的量，以及匹配的移动性水平，而不会招致频繁的丢失的跟踪，验证了一组广泛的实验下，代表性的统计信道模型，以及现实的城市场景模拟光线跟踪软件。特别是，数值计算结果表明，ATSC可以跟踪主导信道方向与高精度的车辆以72公里/小时在复杂的城市场景中，与开销小于1%。
2020-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
